專利名稱：利用太陽能和空氣對含鹽水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能、空氣利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及含鹽水蒸發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用太陽能和空氣對含鹽水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮處理的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
含鹽水濃縮過程主要有膜法分離和蒸發(fā)兩大類。蒸發(fā)類處理方式目前比較常見的有閃蒸蒸發(fā)、管式蒸發(fā)、焚燒蒸發(fā)、蒸發(fā)池等措施。閃蒸蒸發(fā)、管式蒸發(fā)、焚燒蒸發(fā)等能耗較高且受含鹽廢水腐蝕性較大的限制，設(shè)備多采用昂貴的鈦合金，價格較高，同時還存在鹽結(jié)晶堵塞等運(yùn)行問題，噸水處理成本在50-150元左右；蒸發(fā)池雖然利用太陽能進(jìn)行蒸發(fā)，但占地面積大、冬季和陰雨天無蒸發(fā)效果，廢水處理的蒸發(fā)池還存在泄露污染地下水的環(huán)境風(fēng)險。目前含鹽水處理過程必須解決能耗高、腐蝕嚴(yán)重、環(huán)境污染等問題。

發(fā)明內(nèi)容
一種利用太陽能和空氣對含鹽水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮處理的方法和設(shè)備，其特征在于 本發(fā)明的方法是由太陽能加熱含鹽水閃蒸蒸發(fā)系統(tǒng)、空氣熱蒸發(fā)系統(tǒng)、冷卻濃縮系統(tǒng)
相結(jié)合的含鹽水蒸發(fā)濃縮處理工藝方法。本發(fā)明的方法包括以下步驟
(I)采用太陽能集熱裝置(I)產(chǎn)生熱量加熱導(dǎo)熱油；含鹽水首先進(jìn)入含鹽水預(yù)熱器(2) 中被閃蒸產(chǎn)生的蒸汽加熱，然后再進(jìn)入含鹽水加熱器(3)被熱導(dǎo)熱油加熱到更高的溫度。(2)加熱的含鹽水在閃蒸器(4)中進(jìn)行閃蒸，閃蒸汽部分進(jìn)入含鹽水預(yù)熱器(2)預(yù)熱含鹽水、部分進(jìn)入蒸汽加熱器(8 )用于加熱空氣，蒸汽被冷卻后進(jìn)入分離器(6 )分離出除鹽水；閃蒸后的含鹽水噴入空氣熱蒸發(fā)塔(7)的蒸發(fā)器(10)，進(jìn)行再次蒸發(fā)濃縮。(3)空氣從空氣熱蒸發(fā)塔下部進(jìn)入空氣熱蒸發(fā)塔(7)，通過蒸汽加熱器(8)和導(dǎo)熱液加熱器(9)的殼程被加熱，蒸汽加熱器(8)的蒸汽來自于閃蒸器(4)，導(dǎo)熱液加熱器(8)的導(dǎo)熱液來自于導(dǎo)熱液冷卻器(12),導(dǎo)熱液在導(dǎo)熱液冷卻器(12)和導(dǎo)熱液加熱器(9)間通過導(dǎo)熱液循環(huán)泵(13)加壓循環(huán)。(4)被加熱的空氣進(jìn)入空氣熱蒸發(fā)塔(7)的蒸發(fā)器(10)下部，自下向上運(yùn)動，與從蒸發(fā)器(10)上部噴入的含鹽水傳質(zhì)傳熱，部分水進(jìn)入空氣，含鹽水得到濃縮，同時空氣被加濕；被加濕并有一定溫度的空氣從蒸發(fā)器(10)頂部出來后通過引風(fēng)機(jī)(11)進(jìn)入導(dǎo)熱液冷卻器(12)殼程被冷卻，同時導(dǎo)熱液被加熱，被冷卻的濕空氣凝結(jié)出除鹽水，在蒸發(fā)器(10) 中被濃縮的含鹽水去冷卻濃縮塔進(jìn)行進(jìn)一步濃縮。(5)為充分利用導(dǎo)熱液的熱量，部分導(dǎo)熱液被送到濃鹽水加熱器(14)加熱制鹽系統(tǒng)返回的濃鹽水，加熱后的濃鹽水與空氣熱蒸發(fā)塔(7)的蒸發(fā)器(10)來的含鹽水一起進(jìn)入冷卻濃縮塔(15)上部，空氣從空氣冷卻濃縮塔(15)下部進(jìn)入，濃鹽水和空氣在冷卻濃縮塔
(15)中傳質(zhì)傳熱，部分水被氣化進(jìn)入空氣中，含鹽水被冷卻同時被濃縮，塔頂氣體放空，塔底濃鹽水去制鹽系統(tǒng)(16)。
2、本發(fā)明所述方法的步驟所用設(shè)備，其特征在于
步驟(I)所采用的太陽能集熱裝置為反射式集熱裝置，例如用曲面深槽反射式集熱裝置，由反射器、集熱器、太陽跟蹤器、導(dǎo)向裝置、支架、和熔巖蓄熱系統(tǒng)組成，以導(dǎo)熱油為熱載體從太陽能集熱器中取熱。步驟(3)所采用的空氣熱蒸發(fā)塔(7)，其特征在于由外殼、蒸汽加熱器(8)、導(dǎo)熱液加熱器(9)、蒸發(fā)器(10)和導(dǎo)熱液冷卻器(12)組成，外殼底部為進(jìn)風(fēng)口，頂部為排風(fēng)口、側(cè)面設(shè)置有蒸汽、含鹽水、導(dǎo)熱液管道的接口 ；空氣入口上部設(shè)置有一組導(dǎo)熱液加熱器，一組蒸汽加熱器(8)，兩組加熱器采用同一外殼；兩組加熱器上部為蒸發(fā)器(10)，蒸發(fā)器(10)底部封閉，蒸發(fā)器(10)外殼中下部與加熱器(8，9)外殼頂部相連且密封，蒸發(fā)器外殼下部設(shè)置進(jìn)風(fēng)口，熱空氣通過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入蒸發(fā)器(10)，底部設(shè)置有含鹽水出口，上部設(shè)置布水器，布水器上部設(shè)置引風(fēng)機(jī)(11)，引風(fēng)機(jī)上部為導(dǎo)熱液冷卻器(12)，導(dǎo)熱液冷卻器(12)和導(dǎo)熱液加熱器(9)之間的導(dǎo)熱液經(jīng)導(dǎo)熱液循環(huán)泵(13)循環(huán)。步驟(5)中的冷卻濃縮塔由塔身、進(jìn)風(fēng)口、布水器、出風(fēng)口、出水口構(gòu)成，依靠進(jìn)入塔上部的含鹽水的熱量將空氣從塔底吸入。所述含鹽水預(yù)熱器(2)、含鹽水加熱器(3)、濃鹽水加熱器(14)可以根據(jù)需要選擇管殼式換熱器或板殼式換熱器，蒸汽加熱器(8)、導(dǎo)熱液加熱器(9)、導(dǎo)熱液冷卻器(12)可以根據(jù)需要選擇板殼式換熱器或翅片管換熱器。本發(fā)明的綜合利用太陽能和空氣對含鹽水進(jìn)行濃縮蒸發(fā)處理的方法，具有以下特點和效果
第一、本發(fā)明的方法，其中所述空氣熱蒸發(fā)塔利用導(dǎo)熱液循環(huán)的方法將溫度、壓力較低的濕熱空氣熱量回收并傳遞給溫度的空氣，有效利用低位余熱。第二、本發(fā)明的方法，在空氣熱蒸發(fā)塔和冷卻濃縮蒸發(fā)塔中空氣和含鹽水直接接觸傳熱，有效地避免了利用換熱器進(jìn)行傳熱的其他蒸發(fā)方法所帶來的設(shè)備腐蝕問題。第三、本發(fā)明的方法，在冷卻濃縮蒸發(fā)塔中含鹽水與大氣環(huán)境的溫差將空氣吸入塔內(nèi)，含鹽水與空氣傳質(zhì)傳熱，部分水進(jìn)入空氣中從塔頂部排出，含鹽水得到濃縮且降溫， 降溫后的低溫高濃度含鹽水給制鹽系統(tǒng)提供了條件。第四、進(jìn)入閃蒸器產(chǎn)生蒸汽的熱量被含鹽水預(yù)熱器，蒸汽加熱器回收，排出的含鹽水的熱量在熱空氣蒸發(fā)系統(tǒng)中得到回收；空氣熱蒸發(fā)塔產(chǎn)生的濕熱蒸汽的熱量通過導(dǎo)熱液循環(huán)系統(tǒng)被進(jìn)入系統(tǒng)的空氣和從制鹽系統(tǒng)返回的濃鹽水回收，空氣熱蒸發(fā)塔排出的含鹽水的熱量和從制鹽系統(tǒng)返回的濃鹽水從濃鹽水加熱器中獲得的熱量在冷卻濃縮蒸發(fā)塔中得到回收。全系統(tǒng)進(jìn)出物料的溫度差很小，熱量損失很小。第五、本發(fā)明中空氣既作為熱量的載體，同時也作為氣提蒸發(fā)的介質(zhì)，其載熱性能和吸收水份的性能得到了綜合利用。含鹽水處理后得到除鹽水和鹽，蒸汽冷凝后也得到除鹽水，沒有物料被浪費(fèi)。空氣在本發(fā)明中承擔(dān)著傳熱和吸收水份兩個功能。第六、傳統(tǒng)的含鹽水多效蒸發(fā)和管式蒸發(fā)器蒸發(fā)等工藝最終濃縮倍數(shù)受到含鹽水中鹽結(jié)晶的限制，只能將含鹽水濃縮到接近飽和，然后利用結(jié)晶器將鹽徹底分離出來。本發(fā)明采用含鹽水和空氣直接接觸傳質(zhì)傳熱的方式，其最終的濃縮倍數(shù)不受含鹽水鹽飽和濃度的限制，在一個熱量連續(xù)利用過程中將含鹽水中的鹽徹底分離出來。


圖I為本發(fā)明實施例的工藝設(shè)備示意圖；其中
1:太陽能集熱裝置；
2:含鹽水預(yù)熱器；
3:含鹽水加熱器；
4:閃蒸器;
5:導(dǎo)熱油循環(huán)泵；
6:分離器；
7:空氣熱蒸發(fā)塔
8:蒸汽加熱器；
9:導(dǎo)熱液加熱器；
10:蒸發(fā)室；
11:引風(fēng)機(jī);
12:導(dǎo)熱液冷卻器；
13:導(dǎo)熱液泵；
14:濃鹽水加熱器；
15:冷卻濃縮塔；
16:制鹽系統(tǒng)。
具體實施例方式為進(jìn)一步說明本發(fā)明，結(jié)合以下實例具體說明
如圖I所示，本發(fā)明是綜合利用太陽能和空氣對含鹽水進(jìn)行濃縮蒸發(fā)處理的方法，優(yōu)選以下工藝和設(shè)備進(jìn)行
(I)采用太陽能集熱裝置(I)產(chǎn)生熱量加熱導(dǎo)熱油；含鹽水首先進(jìn)入含鹽水預(yù)熱器(2) 中被閃蒸產(chǎn)生的蒸汽加熱，然后再進(jìn)入含鹽水加熱器(3)被熱導(dǎo)熱油加熱到更高的溫度。(2)加熱的含鹽水在閃蒸器(4)中進(jìn)行閃蒸，閃蒸汽部分進(jìn)入含鹽水預(yù)熱器(2)預(yù)熱含鹽水、部分進(jìn)入蒸汽加熱器(8 )用于加熱空氣，蒸汽被冷卻后進(jìn)入分離器(6 )分離出除鹽水；閃蒸后的含鹽水噴入空氣熱蒸發(fā)塔(7)的蒸發(fā)器(10)，進(jìn)行再次蒸發(fā)濃縮。(3)空氣從空氣熱蒸發(fā)塔下部進(jìn)入空氣熱蒸發(fā)塔(7)，通過蒸汽加熱器(8)和導(dǎo)熱液加熱器(9)的殼程被加熱，蒸汽加熱器(8)的蒸汽來自于閃蒸器(4)，導(dǎo)熱液加熱器(8)的導(dǎo)熱液來自于導(dǎo)熱液冷卻器(12),導(dǎo)熱液在導(dǎo)熱液冷卻器(12)和導(dǎo)熱液加熱器(9)間通過導(dǎo)熱液循環(huán)泵(13)加壓循環(huán)。(4)被加熱的空氣進(jìn)入空氣熱蒸發(fā)塔(7)的蒸發(fā)器(10)下部，自下向上運(yùn)動，與從蒸發(fā)器(10)上部噴入的含鹽水傳質(zhì)傳熱，部分水進(jìn)入空氣，含鹽水得到濃縮，同時空氣被加濕；被加濕并有一定溫度的空氣從蒸發(fā)器(10)頂部出來后通過引風(fēng)機(jī)(11)進(jìn)入導(dǎo)熱液冷卻器(12)殼程被冷卻，同時導(dǎo)熱液被加熱，被冷卻的濕空氣凝結(jié)出除鹽水，在蒸發(fā)器(10) 中被濃縮的含鹽水去冷卻濃縮塔進(jìn)行進(jìn)一步濃縮。(5)為充分利用導(dǎo)熱液的熱量，部分導(dǎo)熱液被送到濃鹽水加熱器(14)加熱制鹽系統(tǒng)返回的濃鹽水，加熱后的濃鹽水與空氣熱蒸發(fā)塔(7)的蒸發(fā)器(10)來的含鹽水一起進(jìn)入冷卻濃縮塔(15)上部，空氣從空氣冷卻濃縮塔(15)下部進(jìn)入，濃鹽水和空氣在冷卻濃縮塔
(15)中傳質(zhì)傳熱，部分水被氣化進(jìn)入空氣中，含鹽水被冷卻同時被濃縮，塔頂氣體放空，塔底濃鹽水去制鹽系統(tǒng)(16)。以上所述的實施例僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種綜合利用太陽能和空氣對含鹽水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮處理的方法和設(shè)備，其特征在于本發(fā)明的方法是由太陽能加熱含鹽水閃蒸蒸發(fā)系統(tǒng)、空氣熱蒸發(fā)系統(tǒng)、冷卻濃縮系統(tǒng)相結(jié)合的含鹽水蒸發(fā)濃縮處理工藝方法。
2.權(quán)利要求I所述的方法包括以下步驟(I)采用太陽能集熱裝置(I)產(chǎn)生熱量加熱導(dǎo)熱油；含鹽水首先進(jìn)入含鹽水預(yù)熱器(2) 中被閃蒸產(chǎn)生的蒸汽加熱，然后再進(jìn)入含鹽水加熱器(3)被熱導(dǎo)熱油加熱到更高的溫度。
3.(2)加熱的含鹽水在閃蒸器(4)中進(jìn)行閃蒸，閃蒸汽部分進(jìn)入含鹽水預(yù)熱器(2)預(yù)熱含鹽水、部分進(jìn)入蒸汽加熱器(8 )用于加熱空氣，蒸汽被冷卻后進(jìn)入分離器(6 )分離出除鹽水；閃蒸后的含鹽水噴入空氣熱蒸發(fā)塔(7)的蒸發(fā)器(10)，進(jìn)行再次蒸發(fā)濃縮。
4.(3)空氣從空氣熱蒸發(fā)塔下部進(jìn)入空氣熱蒸發(fā)塔(7)，通過蒸汽加熱器(8)和導(dǎo)熱液加熱器(9)的殼程被加熱，蒸汽加熱器(8)的蒸汽來自于閃蒸器(4)，導(dǎo)熱液加熱器(8)的導(dǎo)熱液來自于導(dǎo)熱液冷卻器(12),導(dǎo)熱液在導(dǎo)熱液冷卻器(12)和導(dǎo)熱液加熱器(9)間通過導(dǎo)熱液循環(huán)泵(13)加壓循環(huán)。
5.(4)被加熱的空氣進(jìn)入空氣熱蒸發(fā)塔(7)的蒸發(fā)器(10)下部，自下向上運(yùn)動，與從蒸發(fā)器(10)上部噴入的含鹽水傳質(zhì)傳熱，部分水進(jìn)入空氣，含鹽水得到濃縮，同時空氣被加濕；被加濕并有一定溫度的空氣從蒸發(fā)器(10)頂部出來后通過引風(fēng)機(jī)(11)進(jìn)入導(dǎo)熱液冷卻器(12)殼程被冷卻，同時導(dǎo)熱液被加熱，被冷卻的濕空氣凝結(jié)出除鹽水，在蒸發(fā)器(10) 中被濃縮的含鹽水去冷卻濃縮塔進(jìn)行進(jìn)一步濃縮。
6.(5)為充分利用導(dǎo)熱液的熱量，部分導(dǎo)熱液被送到濃鹽水加熱器(14)加熱制鹽系統(tǒng)返回的濃鹽水，加熱后的濃鹽水與空氣熱蒸發(fā)塔(7)的蒸發(fā)器(10)來的含鹽水一起進(jìn)入冷卻濃縮塔(15)上部，空氣從空氣冷卻濃縮塔(15)下部進(jìn)入，濃鹽水和空氣在冷卻濃縮塔 (15)中傳質(zhì)傳熱，部分水被氣化進(jìn)入空氣中，含鹽水被冷卻同時被濃縮，塔頂氣體放空，塔底濃鹽水去制鹽系統(tǒng)(16)。
7.權(quán)利要求I所述方法的步驟所用設(shè)備，其特征在于步驟(I)所采用的太陽能集熱裝置為反射式集熱裝置，例如用曲面深槽反射式集熱裝置，由反射器、集熱器、太陽跟蹤器、導(dǎo)向裝置、支架、和熔巖蓄熱系統(tǒng)組成，以導(dǎo)熱油為熱載體從太陽能集熱器中取熱。
8.步驟(3、4)所采用的空氣熱蒸發(fā)塔(7)，其特征在于由外殼、蒸汽加熱器(8)、導(dǎo)熱液加熱器(9)、蒸發(fā)器(10)和導(dǎo)熱液冷卻器(12)組成，外殼底部為進(jìn)風(fēng)口，頂部為排風(fēng)口、側(cè)面設(shè)置有蒸汽、含鹽水、導(dǎo)熱液管道的接口 ；空氣入口上部設(shè)置有一組導(dǎo)熱液加熱器(9)，一組蒸汽加熱器(8)，兩組加熱器采用同一外殼；兩組加熱器上部為蒸發(fā)器(10)，蒸發(fā)器(10)底部封閉，蒸發(fā)器(10)外殼中下部與加熱器(8，9)外殼頂部相連且密封，蒸發(fā)器(10)外殼下部設(shè)置進(jìn)風(fēng)口，熱空氣通過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入蒸發(fā)器(10)，底部設(shè)置有含鹽水出口，上部設(shè)置布水器，布水器上部設(shè)置引風(fēng)機(jī)(11)，引風(fēng)機(jī)上部為導(dǎo)熱液冷卻器(12)，導(dǎo)熱液冷卻器(12)和導(dǎo)熱液加熱器(9)之間的導(dǎo)熱液經(jīng)導(dǎo)熱液循環(huán)泵(13)循環(huán)。
9.步驟(5)中的冷卻濃縮塔由塔身、進(jìn)風(fēng)口、布水器、出風(fēng)口、出水口構(gòu)成，依靠進(jìn)入塔上部的含鹽水的熱量將空氣從塔底吸入。
10.所述含鹽水預(yù)熱器(2)、含鹽水加熱器(3)、濃鹽水加熱器(14)可以根據(jù)需要選擇管殼式換熱器或板殼式換熱器，蒸汽加熱器(8)、導(dǎo)熱液加熱器(9)、導(dǎo)熱液冷卻器(12)可以根據(jù)需要選擇板殼式換熱器或翅片管換熱器。
全文摘要
一種利用太陽能和空氣對含鹽水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮處理的方法和設(shè)備，其特征在于本發(fā)明的方法是由太陽能加熱含鹽水空氣熱蒸發(fā)、空氣熱蒸發(fā)系統(tǒng)、冷卻濃縮系統(tǒng)相結(jié)合的含鹽水蒸發(fā)濃縮處理工藝方法。本發(fā)明的方法包括以下步驟(1)采用太陽能集熱裝置(1)產(chǎn)生熱量加熱導(dǎo)熱油；含鹽水首先進(jìn)入含鹽水預(yù)熱器(2)中被閃蒸產(chǎn)生的蒸汽加熱，然后再進(jìn)入含鹽水加熱器(3)被熱導(dǎo)熱油加熱到更高的溫度。(2)加熱的含鹽水在閃蒸器(4)中進(jìn)行閃蒸，閃蒸汽部分進(jìn)入含鹽水預(yù)熱器(2)預(yù)熱含鹽水、部分進(jìn)入蒸汽加熱器(8)用于加熱空氣，蒸汽被冷卻后進(jìn)入分離器(6)分離出除鹽水；閃蒸后的含鹽水噴入空氣熱蒸發(fā)塔(7)的蒸發(fā)器(10)，進(jìn)行再次蒸發(fā)濃縮。(3)空氣從空氣熱蒸發(fā)塔下部進(jìn)入空氣熱蒸發(fā)塔(7)，通過蒸汽加熱器(8)和導(dǎo)熱液加熱器(9)的殼程被加熱，蒸汽加熱器(8)的蒸汽來自于閃蒸器(4)，導(dǎo)熱液加熱器(8)的導(dǎo)熱液來自于導(dǎo)熱液冷卻器(12)，導(dǎo)熱液在導(dǎo)熱液冷卻器(12)和導(dǎo)熱液加熱器(9)間通過導(dǎo)熱液循環(huán)泵(13)加壓循環(huán)。(4)被加熱的空氣進(jìn)入空氣熱蒸發(fā)塔(7)的蒸發(fā)器(10)下部，自下向上運(yùn)動，從蒸發(fā)器(10)上部噴入的含鹽水傳質(zhì)傳熱，部分水進(jìn)入空氣，含鹽水得到濃縮，同時空氣被加濕；被加濕并有一定溫度的空氣從蒸發(fā)器(10)頂部出來后通過引風(fēng)機(jī)(11)進(jìn)入導(dǎo)熱液冷卻器(12)殼程被冷卻，同時導(dǎo)熱液被加熱，被冷卻的濕空氣凝結(jié)出除鹽水，在蒸發(fā)器(10)中被濃縮的含鹽水去冷卻濃縮塔進(jìn)行進(jìn)一步濃縮。(5)為充分利用導(dǎo)熱液的熱量，部分導(dǎo)熱液被送到濃鹽水加熱器(14)加熱制鹽系統(tǒng)返回的濃鹽水，加熱后的濃鹽水與空氣熱蒸發(fā)塔(7)的蒸發(fā)器(10)來的含鹽水一起進(jìn)入冷卻濃縮塔(15)上部，空氣從空氣冷卻濃縮塔(15)下部進(jìn)入，濃鹽水和空氣在冷卻濃縮塔(15)中傳質(zhì)傳熱，部分水被氣化進(jìn)入空氣中，含鹽水被冷卻同時被濃縮，塔頂氣體放空，塔底濃鹽水去制鹽系統(tǒng)(16)。
文檔編號C02F1/10GK102603023SQ20121007901
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者郭朝軍 申請人:郭朝軍